紙是中國古代四大發(fā)明之一，紙的發(fā)明結(jié)束了古代簡牘繁復的歷史，促進了人類文化和科學技術的傳播與發(fā)展。即使是在科技發(fā)展一日千里的當今電子信息時代，紙在人們的日常工作和生活中仍然發(fā)揮著非常重要的作用。但是傳統(tǒng)的植物纖維紙既不防水、也不耐火，這些缺點不僅限制了傳統(tǒng)紙的應用，而且為珍貴的紙質(zhì)文物的長期保存埋下了巨大隱患。
例如，2014年1月，法國國家圖書館遭遇水災，超過一萬冊書籍被水淹而受到損毀；而2004年同樣的悲劇在該圖書館也發(fā)生過。2015年1月30日，莫斯科社會科學信息研究所圖書館發(fā)生重大火災，大火持續(xù)了十幾個小時，數(shù)以百萬計的珍貴古籍等圖書資料在大火中被燒毀；更為雪上加霜的是在噴水滅火過程中又使更多的圖書資料受到破壞?？梢栽O想如果能夠研發(fā)出既防水又耐火的“水火不侵”的紙就可以避免無數(shù)次類似悲劇的發(fā)生。
日前，中科院朱英杰等成功地研發(fā)出一種新型防水耐火紙，該防水耐火紙具有多種功能，例如高柔韌性、優(yōu)良穩(wěn)定的超疏水性、良好的自清潔功能和隔熱耐火性能。該防水耐火紙的一個突出優(yōu)點是其防水性能具有高穩(wěn)定性，耐火紙即使受到物理損傷或在高溫嚴酷環(huán)境中仍然能夠很好地保持防水性能。與傳統(tǒng)植物纖維紙相比，該防水耐火紙具有明顯的優(yōu)勢，在多個領域具有良好的應用前景。
超疏水材料具有抗污、防霧、自清潔等優(yōu)點，在多個領域具有良好的應用前景。雖然學術界對于超疏水材料的制備方法已經(jīng)進行了深入的研究，但是仍難于實現(xiàn)穩(wěn)定、可抗機械損傷和外界嚴酷環(huán)境的超疏水性能。超疏水表面遭受諸如刮擦、磨損等物理破壞或處于高溫等嚴酷環(huán)境中往往不能很好地保持超疏水狀態(tài)。目前，制備高穩(wěn)定性的超疏水表面仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。
朱英杰等人采用經(jīng)表面修飾的羥基磷灰石超長納米線作為原料制備出具有層狀結(jié)構(gòu)的新型防水耐火紙，該防水耐火紙不僅表面層呈現(xiàn)超疏水狀態(tài)，而且其內(nèi)部也呈現(xiàn)超疏水狀態(tài)，當表面層受到物理破壞后，內(nèi)部暴露出來的新層仍然保持超疏水狀態(tài)，從而可實現(xiàn)耐火紙超疏水性能的高穩(wěn)定性，在耐火紙受到機械損傷（例如手指摩擦、膠帶粘貼剝離、砂紙磨損、刀劃割等）或在高溫嚴酷環(huán)境中仍能完好保持防水性能，并可同時實現(xiàn)防水和隔熱耐火等多功能性。
所制備的防水耐火紙不僅對水具有優(yōu)良的超疏水性能，對多種商業(yè)飲料如礦泉水、橙汁、紅茶、牛奶和咖啡等也具有良好的超疏水性能。另外，所制備的防水耐火紙具有良好的自清潔功能，落在耐火紙上的水會形成球形水珠在紙的表面自由地滾動并帶走灰塵等污物而實現(xiàn)自清潔。如果防水耐火紙用于露天廣告牌等，利用雨水可自動保持清潔而免去人工清洗的麻煩，并降低成本。另外，防水耐火紙在呈現(xiàn)超疏水性能的同時，也呈現(xiàn)超親油狀態(tài)，可應用于油和水的快速高效分離。防水耐火紙還具有優(yōu)良的隔熱耐火性能，可應用于保護易燃物品免于火災焚毀。
資料來源于上海硅酸鹽所研。
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